RU2411394C2 - Compressor - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: compressor with gas bearing and compression chamber (1). Gas bearing is self-powered gas bearing in which the supply pressure does not depend on the working pressure. There is gas holder (25) with supply pressure of bearing. Between compression chamber (1) and gas holder (25) there is channel (40) with anisotropic resistance (41) of the flow.

EFFECT: improved compressor.

4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к компрессору согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.The invention relates to a compressor according to the preamble of claim 1.

Уровень техникиState of the art

Поршень компрессора должен опираться на газовый подшипник. Для этого из полезного потока газа часть газа, сжатого компрессором, отводится и через форсунки подается в газовый подшипник. При такой конструкции потеря полезного газа является проблематичной особенно потому, что потеря газа зависит от термодинамической рабочей точки компрессора. То есть при высоком конечном давлении газа теряется больше газа, чем при низком конечном давлении. Вследствие этого потеря газа и несущая способность газового подшипника зависят от рабочей точки компрессора.The compressor piston must be supported by a gas bearing. For this, from the useful gas flow, a part of the gas compressed by the compressor is discharged and fed through the nozzles to the gas bearing. With this design, the loss of useful gas is problematic especially because the loss of gas depends on the thermodynamic operating point of the compressor. That is, at high final gas pressure, more gas is lost than at low final pressure. As a result, the loss of gas and the bearing capacity of the gas bearing depend on the operating point of the compressor.

Чтобы гарантировать несущую способность подшипника и при более низком конечном давлении компрессора, предусмотрено множество подшипниковых форсунок подходящего поперечного сечения. При высоком конечном давлении сжатия это приводит к сильной потере газа и, следовательно, к плохому КПД компрессора.In order to guarantee the bearing capacity of the bearing at a lower final pressure of the compressor, a plurality of bearing nozzles of suitable cross section are provided. With a high final compression pressure, this leads to severe gas loss and, consequently, to poor compressor efficiency.

Конструкция известного из уровня техники газового подшипника схематично представлена ниже на фиг.1 и подробно описана. Чтобы газовый подшипник работал, подшипниковые форсунки должны непрерывно снабжаться газовым потоком. Это достигается благодаря тому, что снабжение происходит прямо из камеры высокого давления компрессора.The construction of a prior art gas bearing is schematically presented below in FIG. 1 and described in detail. In order for the gas bearing to work, the bearing nozzles must be continuously supplied with a gas stream. This is achieved due to the fact that the supply occurs directly from the high-pressure chamber of the compressor.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В противоположность этому задачей изобретения является создание улучшенного компрессора.In contrast, an object of the invention is to provide an improved compressor.

Согласно изобретению задача решается благодаря признакам формулы изобретения. Варианты развития изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.According to the invention, the problem is solved thanks to the features of the claims. Embodiments of the invention are given in the dependent claims.

Предметом изобретения является компрессор с самозапитывающимся газовым подшипником, у которого давление системы питания не зависит от рабочего давления. Тем самым газовый подшипник выполнен оптимально с точки зрения конструкции и функции.The subject of the invention is a compressor with a self-priming gas bearing, in which the pressure of the power system is independent of the operating pressure. Thus, the gas bearing is made optimally in terms of design and function.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Другие подробности и преимущества изобретения вытекают из последующего описания вариантов реализации с помощью чертежей и в сочетании с формулой изобретения.Other details and advantages of the invention arise from the following description of embodiments using the drawings and in conjunction with the claims.

На чертежах показано следующее.The drawings show the following.

Фиг.1: расположение линейного компрессора в соответствии с уровнем техники.Figure 1: the location of the linear compressor in accordance with the prior art.

Фиг.2: компрессор согласно фиг.1 с оптимизированным газовым подшипником.Figure 2: the compressor according to figure 1 with optimized gas bearing.

Фиг.3: первое соединение газового резервуара и камеры сжатия.Figure 3: the first connection of the gas reservoir and the compression chamber.

Фиг.4: второе соединение газового резервуара и камеры сжатия.Figure 4: the second connection of the gas reservoir and the compression chamber.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг.1 представлен линейный компрессор, в котором линейно направляемый поршень 2 компрессора воздействует на газовый объем 1. Благодаря подключенному полому цилиндрическому элементу 10 образуется газовый подшипник между поршнем 2 и внутренней стенкой полого цилиндра 10.Figure 1 shows a linear compressor in which a linearly directed compressor piston 2 acts on the gas volume 1. Due to the connected hollow cylindrical element 10, a gas bearing is formed between the piston 2 and the inner wall of the hollow cylinder 10.

В качестве примера обозначены четыре газовпускные форсунки 11-11''' с продольным каналом 12, через которые газовый поток попадает к газовому подшипнику. Для этого имеются подходящие линии.As an example, four gas inlet nozzles 11-11 ″ ″ with a longitudinal channel 12 are indicated, through which the gas stream enters the gas bearing. There are suitable lines for this.

Газовой камере 1 сопоставлена камера 15 низкого давления и камера 20 высокого давления. Камера 15 низкого давления имеет газовый впуск 16 и впускной клапан 17. Камера 20 высокого давления имеет газовый выпуск 21 и выпускной клапан 22.The gas chamber 1 is associated with a low pressure chamber 15 and a high pressure chamber 20. The low-pressure chamber 15 has a gas inlet 16 and an inlet valve 17. The high-pressure chamber 20 has a gas outlet 21 and an exhaust valve 22.

Фиг.2 показывает улучшенную конструкцию газового подшипника. Подшипниковые форсунки 11 снабжаются из отдельного газового резервуара 25, в котором находится достаточное количество газа подходящего давления. Проходящий через подшипник газовый поток и тем самым количество форсунок, диаметр форсунок и давление газа может быть выбрано при этом так, что подшипник надежно выполняет несущую функцию.Figure 2 shows an improved gas bearing design. Bearing nozzles 11 are supplied from a separate gas reservoir 25, in which there is a sufficient amount of gas of suitable pressure. The gas flow passing through the bearing and thereby the number of nozzles, the diameter of the nozzles and the gas pressure can be selected in such a way that the bearing reliably performs a bearing function.

Чтобы настроить давление в резервуаре 25 газового подшипника независимо от рабочей точки главного газового контура, в камере 1 сжатия имеется второй газовый выпуск 33 с каналом 30. Давление в газовом резервуаре 25 определяется положением А газового выпуска 33 в камере 1 сжатия и падением давления в соединительной линии и лежит ниже конечного давления сжатия. В идеальном случае канал 30 выполнен так, что падение давления минимально.In order to adjust the pressure in the gas bearing tank 25, regardless of the operating point of the main gas circuit, there is a second gas outlet 33 with a channel 30 in the compression chamber 1. The pressure in the gas tank 25 is determined by the position A of the gas outlet 33 in the compression chamber 1 and the pressure drop in the connecting line and lies below the final compression pressure. In the ideal case, the channel 30 is designed so that the pressure drop is minimal.

Альтернативно этому газовый подшипник может снабжаться прямо из области высокого давления, причем газовый поток ограничивается редуктором давления на величину минимально необходимого давления подшипника.Alternatively, the gas bearing may be supplied directly from the high pressure region, the gas flow being limited by a pressure reducer by the minimum required bearing pressure.

Комбинация из элемента редуктора давления и второго газового выпуска способствует минимальным потерям газового подшипника, так как массовый поток газа будет минимальным, и необходимая работа по сжатию для снабжения подшипника будет минимальной.The combination of the pressure reducer element and the second gas outlet minimizes the loss of the gas bearing since the mass flow of gas will be minimal and the necessary compression work to supply the bearing will be minimal.

Соединение между камерой 1 сжатия и резервуаром 25 газового подшипника создается с помощью канала 30, выполненного с возможностью запирания клапаном 31, согласно фиг.3, или с помощью канала 40 без клапана, но с анизотропным сопротивлением 41 потока согласно фиг.4. В обоих случаях обеспечивается, что газ попадает из камеры 1 сжатия в газовый резервуар 25. Однако обратно через клапан 31 или через анизотропное сопротивление 41 потока никакой газ не может течь или может течь незначительно из резервуара 25 обратно в камеру 1 сжатия.The connection between the compression chamber 1 and the gas bearing reservoir 25 is created by means of a channel 30, which can be closed by a valve 31 according to FIG. 3, or by a channel 40 without a valve, but with an anisotropic flow resistance 41 according to FIG. 4. In both cases, it is ensured that the gas flows from the compression chamber 1 into the gas tank 25. However, no gas can flow back through the valve 31 or through the anisotropic flow resistance 41, or it can flow slightly from the tank 25 back into the compression chamber 1.

Объем газового резервуара 25 выбирается так, что при повторяющейся работе, в особенности когда газовый подшипник снабжается во время части цикла сжатия или цикла всасывания, при котором резервуар снабжается не из камеры высокого давления 20, происходит надежное снабжение из резервуара 25.The volume of the gas tank 25 is selected so that during repetitive operation, especially when the gas bearing is supplied during part of the compression cycle or the suction cycle, in which the tank is not supplied from the high pressure chamber 20, reliable supply from the tank 25 occurs.

Специально для пуска компрессора газовый резервуар 25 может иметь выпускной клапан 26. Благодаря этому давление в резервуаре 25 может держаться в течение длительного времени или по меньшей мере дольше, вследствие чего может быть увеличено время, в течение которого компрессор может оставаться выключенным, и при этом газовый подшипник не теряет несущей способности. Перед пуском поршня 2 выпускной клапан 26 газового резервуара 25 снова открывается, чтобы сначала снова создать несущую способность газового подшипника и только после этого начать движение поршня 2.Especially for starting the compressor, the gas tank 25 may have an exhaust valve 26. Due to this, the pressure in the tank 25 can be maintained for a long time or at least longer, as a result of which the time during which the compressor can remain off can be increased, while the gas the bearing does not lose bearing capacity. Before starting the piston 2, the exhaust valve 26 of the gas tank 25 is opened again to first again create the bearing capacity of the gas bearing and only then start the movement of the piston 2.

Альтернатива пуску состоит в том, чтобы при опорожненном газовом резервуаре 25 двигать поршень 2 сначала с уменьшенным ходом, чтобы поставить под давление газовый резервуар 25. Как только благодаря этому создастся несущая способность газового подшипника, ход может быть увеличен до нормального хода и начинается нормальная работа компрессора.An alternative to starting is to move the piston 2 first with a reduced stroke when the gas tank 25 is empty, to pressurize the gas tank 25. As soon as this creates the bearing capacity of the gas bearing, the stroke can be increased to a normal stroke and normal compressor operation starts .

Другая альтернатива состоит в выпускном клапане камеры сжатия, который независимо от давления за выпускным клапаном открывает только начиная с определенного значения давления. Благодаря этому может быть достигнуто, что при пуске компрессора сначала заполняется газовый резервуар 25 и только после этого вводится в работу полезный поток газа.Another alternative is the outlet valve of the compression chamber, which, regardless of the pressure behind the outlet valve, only opens from a certain pressure value. Due to this, it can be achieved that when starting the compressor, the gas tank 25 is first filled and only after that a useful gas flow is brought into operation.

Claims (6)

1. Компрессор с газовым подшипником и камерой (1) сжатия, причем газовый подшипник является самозапитывающимся газовым подшипником, в котором давление питания не зависит от рабочего давления, причем имеется газовый резервуар (25) с давлением питания подшипника, отличающийся тем, что между камерой (1) сжатия и газовым резервуаром (25) имеется канал (40) с анизотропным сопротивлением (41) потока.1. A compressor with a gas bearing and a compression chamber (1), the gas bearing being a self-priming gas bearing in which the supply pressure is independent of the operating pressure, and there is a gas reservoir (25) with a bearing supply pressure, characterized in that between the chamber ( 1) compression and the gas tank (25) has a channel (40) with anisotropic flow resistance (41). 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что питание подшипника производится при более низком давлении, чем окончательное давление сжатия.2. The compressor according to claim 1, characterized in that the bearing is powered at a lower pressure than the final compression pressure. 3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что питание подшипника подается из камеры высокого давления через редуктор давления.3. The compressor according to claim 1, characterized in that the bearing is supplied from the high-pressure chamber through a pressure reducer. 4. Компрессор по п.3, отличающийся тем, что редуктор давления запитан из отдельного ответвления в камере сжатия.4. The compressor according to claim 3, characterized in that the pressure reducer is supplied from a separate branch in the compression chamber. 5. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что средства для обеспечения несущей способности газового подшипника обеспечиваются при повторяющейся работе газового подшипника.5. The compressor according to claim 1, characterized in that the means for providing the bearing capacity of the gas bearing are provided during repeated operation of the gas bearing. 6. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что газовый резервуар (25) длительное время находится под давлением. 6. The compressor according to claim 1, characterized in that the gas reservoir (25) is under pressure for a long time.

Images